Wave Chaos and multiple scattering in microwave cavities.
CHAOS ONDULATOIRE ET DIFFUSION MULTIPLE EN CAVITÉ MICRO-ONDES : Expériences modèles et applications
Résumé
Complex wave systems can be classified in two categories, whatever the type of wave equation involved. When complexity is induced by the geometry of boundaries one speaks of Wave Chaos. In the case of heterogeneous media complexity is due to multiple scattering. Microwave 2D cavities are ideal model systems to investigate both regimes on a macroscopic scale. In the Wave Chaos regime, a first experimental study of a rectangular cavity perturbed by a point-like metallic defect. Using a semiclassical approach based on periodic orbits, we provide evidence for the contributions of diffractive orbits in the length spectrum. Through the use of open strongly disordered dielectric media, the observation of 2D localized modes, in the sense of Anderson, is performed. We give details about the experimental setup and protocol to produce the spatial pattern of a localized mode. We experimentally demonstrate that the spectral widths of localized modes, related to leakage at the boundary, exponentially decrease with the system size. We also show that this decrease is controlled by the largest localization lengths.
Quel que soit le type d'onde étudié, on peut classer les systèmes ondulatoires complexes essentiellement en deux catégories, et ceci malgré la différence entre les équations d'ondes qui les régissent. On a d'une part ceux pour lesquels la géométrie des bords induit la complexité : on parle alors de chaos ondulatoire. On a d'autre part les systèmes rendus complexes du fait des hétérogénéités du milieu conduisant à un régime de diffusion multiple. L'utilisation des cavités micro-ondes bidimensionnelles (2D) comme système de base pour étudier ces deux régimes permet de réaliser des expériences modèles à l'échelle macroscopique. Dans le régime du chaos ondulatoire, nous étudions, pour la première fois dans une expérience, le cas d'une cavité rectangulaire perturbée par un défaut métallique quasi-ponctuel. En nous appuyant sur une approche semi-classique, basée sur la notion d'orbites périodiques, nous mettons en évidence, pour la première fois, les contributions des orbites diffractives dans les spectres de longueurs. L'utilisation de milieux désordonnés diélectriques fortement diffusifs ouverts, permet d'observer la localisation d'Anderson 2D par l'étude des modes localisés. Nous décrivons dans le détail le dispositif expérimental ainsi que le protocole suivi pour remonter à la représentation spatiale d'un mode localisé. Nous prouvons, pour la première fois expérimentalement, que les largeurs spectrales de ces modes localisés, liées aux fuites de l'énergie par les bords du système, décroissent exponentiellement avec la taille du système. Nous montrons, en outre, que cette décroissance exponentielle est contrôlée par les plus grandes longueurs de localisation.
Loading...